Handbuch methodischer Grundfragen zur Masterplan-Erstellung - Kommunale Masterpläne für 100 % Klimaschutz

Masterplan-Kommunen sind die Vorreiter unter den Klimaschutzkommunen und müssen über das bisher in der Breite bereits Begonnene hinausgehen. Sie stehen vor großen strukturellen und finanziellen Herausforderungen, aber auch vor großen Chancen. Die Chancen ergeben sich insbesondere für ein verbessertes und lebenswerteres Umfeld in der Kommune und damit auch für eine gesteigerte Lebensqualität. Die Einbindung aller Akteure in der Kommune, innerhalb und außerhalb der Verwaltung, ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zum Ziel „Null Emissionen“. Vor allem die Einbindung der Wirtschaft vor Ort und der Bürgerinnen und Bürger ist essenziell, wenn eine Transformation angestoßen und umgesetzt werden soll. Das Handbuch unterstützt die Masterplan-Kommunen mit der vorliegenden methodischen Herangehensweise auf ihrem Weg

Effiziente Wärmesysteme für Wohngebäude

Die Entwicklung effizienter Wärmesysteme für Wohngebäude ist eine zentrale Aufgabe der Energieforschung. Der Wohngebäudesektor hat seit Jahren einen – witterungsbedingt leicht schwankenden – Anteil von 25 – 30 % am Endenergieverbrauch in Deutschland. Dabei werden über 80 % der im Sektor Haushalte verbrauchten Energie zur Bereitstellung von Wärme verwendet, im Jahr 2013 z. B. 585 TWh oder mehr als ein Fünftel des gesamtdeutschen Endenergieverbrauchs. Da die Wärmeversorgung hauptsächlich noch über die fossilen Energieträger Erdgas und Heizöl betrieben wird, bieten Wärmesysteme für Wohngebäude ein erhebliches Potenzial für CO2-Einsparungen. Die Energiewende im Heizungskeller beruht dabei – genau wie in anderen Sektoren auch – auf den beiden Säulen erneuerbare Energieversorgung und Effizienz. Durch verschärfte Regelungen für Neubauten und energetische Sanierungen von Bestandsimmobilien wurde in den vergangenen Jahren ein leichter Rückgang des durchschnittlichen flächenspezifischen Heizenergiebedarfs in Wohngebäuden erreicht. Diesem Trend stand jedoch ein steigender Wohnflächenverbrauch pro Person entgegen, so dass der gesamte Heizenergieverbrauch langsamer sinkt als der spezifische Heizenergiebedarf in den Gebäuden. Die jährliche Totalsanierungsquote im Wohnbereich liegt zudem weit unterhalb der als für die Erreichung der Effizienzziele 2050 nötigen postulierten 2,7 %. Ein verstärkter Ausbau des Einsatzes erneuerbarer Energien im Heizungskeller bietet einen zusätzlichen Freiheitsgrad, der zur Erreichung der angestrebten CO2-Minderung beitragen kann

Hochtemperatur-Wärmespeicher – der Schlüssel zu erneuerbarer und bedarfsgerechter Industriewärme

Hochtemperatur-Wärmespeicher – der Schlüssel zu erneuerbarer und bedarfsgerechter Industriewärme ● Welcher Beitrag liefern die Wärmespeicher zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung im Industriebereich? ● Welche thermischen Speicher stehen für welche Anwendung zur Verfügung? ● Welche Herausforderungen sehen Sie beim Transfer in der Praxis

WÄRMEROHRE IN ENERGIEERSPARUNGSEINRICHTUNGEN

The paper presents the application of heat-pipes energy conservation. After a short description of the function the heat pipes and heat-pipe heat exchangers examples are given of heat-pipe applications in waste-heat recovery, solar collectors and heat-accumulators

Wege zur regenerativen Stromversorgung

Ausgehend vom heutigen Status Quo mit gut 30 % regenerativem Energieanteil (RE) im deutschen Stromsektor sind grundsätzlich zwei Strategien denkbar, um in einigen Jahrzehnten zu einer beinahe vollständig regenerativen Versorgung zu gelangen. Die erste Strategie setzt vorrangig auf den Ausbau variabler Erzeugung mit Windkraft und Photovoltaik und deren Ergänzung durch innovative Speichertechnologien, verstärkten Ausbau der Stromnetze und weiterer Flexibilisierungsmaßnahmen sowie konventionelle Backup-Kraftwerke auf der Basis von Erdgas und Kohle. Deutlich seltener wird die Strategie eines gleichmäßigen, abgestimmten Ausbaus sowohl variabler regenerativer Quellen als auch Dargebots unabhängiger regenerativer Quellen wie Wasserkraft, Biomasse, Geothermie und thermische Solarkraftwerke untersucht. Mit ihr gehen deutliche Vorteile einher, wie eine Modellanalyse zeigt

Strömungssimulation der Gasverteilung im Ein- und Auslassbereich eines Hochtemperatur-Wärmespeichers

Thermische Speicher sind zentrale Elemente zur Verbesserung der Betriebs- und Erlössituation solarer Kraftwerke. Für Solarturmkraftwerke, welche eine hocheffektiveVerstromung von Solarstrahlung erlauben, stellen direkt durchströmte Feststoffspeicher eine besonders geeignete Technologie dar. Dabei ist eine gleichmäßige Durchströmung des Speichers Grundvoraussetzung für eine sinnvolle Speichervolumenausnutzung. Ziel dieser Studienarbeit ist es, durch numerische Untersuchungen mittels einer CFD-Software einen Beitrag zur strömungstechnischen Auslegung eines Hochtemperatur-Wärmespeichers zu liefern. Dazu wurden im Rahmen dieser Arbeit Strömungsberechnungen mit Hilfe der CFDSoftware FLUENT für einen direkt durchströmten Hochtemperatur-Wärmespeicher durchgeführt. Es wurden die Auswirkungen verschiedener Einflussparameter auf die Strömungsverteilung im Speicherkern untersucht. Zur Beurteilung der berechneten Strömungsverteilung wurde eine dimensionslose Kenngröße (Gamma-Faktor)verwendet. Der Hochtemperatur-Wärmespeicher wurde zur Simulation in zwei Bereiche aufgeteilt. Dies sind die Heißgasseite und die Kaltgasseite, jeweils bestehend aus der Verteilerstruktur und dem Speicherkern. Für die Heißgasseite des Speichers wurde untersucht, wie sich die Druckverluste im Speicherkern und die Verteilergeometrie bei axialer Einströmung auf die Strömungsverteilung im Speicherkern und am Eintritt in den Speicherkern auswirken. Die gewonnenen Ergebnisse konnten anschließend in aussagekräftige Größen zur Beurteilung der Strömungsverteilung zusammengefasst werden. Für die Kaltgasseite mit radialer Einströmung konnte gezeigt werden, dass sich durch Generierung eines zusätzlichen, definierten Druckverlustes, wie er z.B. durch eine Lochplatte erzeugt werden kann, eine Vergleichmäßigung der Strömung erzielen lässt. Mit den gewonnenen Erkenntnissen erfolgte abschließend die Simulation eines kompletten sechsstündigen Be- und Entladezyklus des Speichers

Evaluation verschiedener Technologien als saisonale Wärmespeicher für Solarthermie und Wärmepumpen als Wärmeerzeuger

Diese Masterthesis wurde in der Forschungsgruppe Erneuerbare Energien der Master Research Unit Ecological Engineering an der ZHAW in Wädenswil durchgeführt. Das Ziel der Arbeit war, es bezüglich der verwendeten Wärmespeichertechnologie verschiedene kombinierte Heiz- und Kühlsysteme für den Einsatz in Gebäuden mit einem jährlichen Heizwärmebedarf von mehr als 20 MWh, als Alternativen zu Systemen mit Erdwärmesonden, L/W WPs oder Holzfeuerungen zu finden. Die Systeme sollen über eine PVT-Anlage zur Strom- und Wärmegewinnung, einem saisonalen Pufferspeicher für die Wärme aus den PVT-Kollektoren sowie einer Sole/Wasser-Wärmepumpe als Wärmeerzeuger verfügen. In der Recherche zu den verfügbaren Speichertechnologien wurde ersichtlich, dass vor allem der eTank, der Eisspeicher sowie der Paraffin-Speicher als potenziell geeignete Speichertechnologien für den Einsatz als Wärmespeicher im vorgegebenen System eingestuft werden. Bei einem eTank handelt es sich um einen ins Erdreich eingelassenen sensiblen Wärmespeicher, der mit einem Füllmaterial wie Erde, Sand oder Kies gefüllt ist, und je nach Bedarf mit Wärme beladen oder Wärme daraus entzogen werden kann. Mit den ausgewählten Speichertechnologien wurden folgende fünf kombinierten Heiz- und Kühlsysteme zur näheren Betrachtung definiert: eTank System, 2-eTank System, Eisspeicher System, Paraffin-Speicher System und Paraffin-Speicher + eTank System. Anschliessend wurden die Systeme anhand ihrer Eignung zum Einsatz in verschiedenen Gebäudetypen mittels Simulationsresultaten aus Polysun bewertet und mit einander verglichen. Die Gebäudetypen wurden durch ihren jährlichen Heizwärmebedarf und anhand der Unterscheidung zwischen Neubauten und Sanierungsgebäude charakterisiert. Mit den Simulationsresultaten wurde für jedes System eine Dimensionierungsmatrix erstellt, die eine Aussage darüber liefert, ob und wie gut sich ein bestimmtes Heiz- und Kühlsystemen für einen bestimmten Gebäudetyp eignet und mit welcher Speichergrösse, welcher Anzahl an PVT Kollektoren und welcher Systemjahresarbeitszahl (SJAZ) zu rechnen ist

PHASENÜBERGANGSMATERIALIEN ALS PASSIVE WÄRMESPEICHER IN REVITALISIERUNGSOBJEKTEN

Summer overheating in buildings is a common problem, especially in office buildings with large glazed facades, high internal loads and low thermal mass. Phase change materials (PCM) that undergo a phase transition in the temperature range of thermal comfort can add thermal mass without increasing the structural load of the building. The investigated PCM were micro-encapsulated and mixed into gypsum plaster. The experiments showed a reduction of indoor-temperature of up to 4 K when using a 3 cm layer of PCM-plaster with micro-encapsulated paraffin. The measurement results could validate a numerical model that is based on a temperature dependent function for heat capacity. Thermal building simulation showed that a 3 cm layer of PCM-plaster can help to fulfil German regulations concerning heat protection of buildings in summer for most office rooms